市政给排水设计中BIM 技术的应用探讨

2022-03-23倪卉

建材与装饰 2022年7期

倪卉

（中机中联工程有限公司，重庆 400000）

0 引言

市政建设是城市建设的基础，其建设水平直接影响着城市的发展和人民的生活。近年来随着我国经济水平的不断提高，城市建设越来越完善，特别是给排水系统的建设，促进了城市的健康发展。而随着我国科学技术的发展，先进技术已广泛应用于各行各业，其中BIM 技术是中国建筑业发展中的一项先进技术，将其应用到城市给排水设计中，可以有效提高工作效率和质量，因此，在市政给排水设计中，需要加强BIM 技术的应用，减少设计过程中可能出现的问题。

1 BIM 技术的特点

在实践中，BIM 技术具有模拟、协调、绘图等特点，针对工程设计中的意见分歧，其具备的碰撞检测功能可以生成有效的报告和协调方案，优化设计方案，还可以在3D 模型的基础上，添加适当的条件，将其转换为4D 施工模型，并制定施工计划，在4D 仿真的基础上又可以增加5D 仿真的技术，保证成本控制的有效实施，并且通过仿真可以进一步生成各种图纸，让相关工作人员对元件信息有更详细、直观的了解。关于应用BIM技术的好处，它在现代市政工程建设中的作用不可忽视，尤其是在造型创新和个性化的时代，以及市政给排水工程中有着不可替代的作用。借助BIM 技术，城市布局可以在三个维度上呈现，以让人们看到真实的建成效果，此外还可以通过模拟建设和设计协调，避免施工阶段出现问题，从而提出具体可行的建设方案[1]。图1为BIM 技术的特点。

图1 BIM 技术特征

1.1 可视化特点

BIM 技术指的是建筑信息技术模型，该技术在应用的过程中，设计人员可以将与设计相关的数据和信息输入系统平台中，然后由系统对其进行分析，构建出三维模型，然后用显示器呈现出来，实现整个设计过程和设计效果的可视化。

1.2 协调性

BIM 技术在协调方面也有很大的好处，尤其是在市政给排水设计方面，由于分布管道的复杂性，管道之间发生碰撞难以避免，但是利用BIM 技术对设计图进行建模可以及时发现可能存在的问题，并且任何数据的变化也会影响到整个设计图和设计效果，从而保证市政给排水设计的准确性和科学性[2]。

1.3 模拟性

BIM 技术具有模拟的优势，在应用过程中，可以通过科学的虚拟实验进行建模，通过仿真将数据的抽象信息呈现为直观的3D 模型，施工企业可以利用模型指导施工工作，也可以通过仿真分析施工阶段可能出现的问题，以提高施工质量和效率。

2 市政给排水工程的特点

市政给排水工程作为市政建设的根本工程之一，与人民群众的生活质量和切身利益息息相关，对完善城市规划、绿化城市环境具有重要作用。市政给排水工程包括城市自来水厂工程、污水处理厂工程、市政给排水管网工程和水质改善工程等，其涉及的工程类型多、设计范围广、技术特点不同、差异很大，而BIM 技术的应用可以很好的扩展到其中，解决大部分市政工程中给排水工程建设问题和规划问题[3]。

3 BIM 技术在市政给排水设计中的应用

3.1 管道设计的应用

在市政给排水设计中，管网设计是一个重要环节，其设计质量直接影响到市政给排水系统的功能，BIM技术作为一种建筑信息技术可应用于其中。在管网设计之前，可以通过测绘和数据采集了解该地区的给排水工程需求，然后将数据信息输入系统进行完整的计算和分析，再通过建模对管网路径进行科学设计和可视化设计，以指导后续的管道设计和施工。此外，在市政给排水管道设计中，现状综合管网分布复杂、数量多，容易产生管道碰撞等问题，影响给排水管道的正常运行，而在这种情况下，设计人员可以利用BIM 技术对设计图纸进行分析，及时发现和解决管道碰撞问题，从而提高设计质量。另一方面在设计城市给排水设施时，利用市政信息模型技术创建相关工程的基础模型，可以在系统预设的运行模式下，通过输入相关数据并结合管道的实际情况，确保管网设计方案尽可能满足相关方面的要求，城市给排水工程建设相关人员将按照工程建设方案进行管道的最终设计，采用建筑信息模型系统时，该系统将检测市政设计中的隐藏缺陷，并验证施工过程中可能出现的任何情况，通过对设计图纸及相关数据的分析和整理，这些问题将得到解决[4]。此外，由于BIM 数据库中有大量的市政模型标准，相关人员能够在实际应用中获得准确、科学的市政工程材料解决方案，这将有助于市政工程造价报告的科学、顺利编制，保证工程建设预算的准确性。图2 为BIM 技术设计的给排水工程管道模型。

图2 BIM 技术设计的给排水管道模型

3.2 材料表设计的应用

在市政给排水工程的建设中，建筑材料种类繁多，用量也很大，因此，在施工前为保证施工材料能够满足市政给排水工程建设的需要，相关工作人员就需要根据施工方案编制材料清单，计算各种材料的数量，然后利用CAD 设计图进行统计和测量。在这个过程中，可以利用BIM 技术对图纸进行实时修改和数据调整，由于BIM 系统内部数据之间的关系比较密切，任何数据的变化都会影响到设计图纸，因此在具体的施工过程中，如果设计图发生变化，设计师可以利用BIM 技术对设计图进行实时调整，完善材料清单的编制，保证施工进度。

3.3 协同设计的应用

市政给排水设计是一项非常系统的工作，在这个过程中，协同设计的重要性就显得尤为重要，设计的各个环节和内容要相互协调，实现整个系统的功能，呈现出复杂的设计效果。在协同设计过程中，由于需要处理大量的数据和信息，很容易出现差错，需要工作人员及时修正，然而这个过程非常耗时并且会使设计效率低下，因此在市政给排水设计中，可以利用BIM 技术建立信息模型。通过该系统，可以对给排水工程设计、施工相关的数据进行分析，尤其是跨专业信息的计算和修改，另外通过建模还可以将各个给排水设计过程联系起来，提高各个环节的协调性和系统的协同性。

3.4 参数设计中的应用

BIM 是指建筑信息模型，因此在设计过程中需要使用该技术构建3D 模型，在建模过程中，必须收集大量信息和数据以创建3D 视图。参数和信息是建模的基础，只能通过调整参数来改变，因此BIM 技术在市政给排水参数化设计中具有很大优势，可为各种参数设定标准，对给排水设计起到辅助作用。

3.5 可视化设计的应用

在市政给排水设计中，传统的设计方式耗时较多，而BIM 技术作为一项先进技术，可以利用自身优势实现高效的信息数据采集和传输，提高信息的准确性和真实性，进而通过建模构建可视化3D 模型，3D 模型可以在给排水设计中发挥重要作用，还可以实时调整结构。建筑信息模型技术的应用可以分为两部分：①碰撞检测，即3D 市政模型建立后，设计人员可以根据市政信息建模系统中包含的碰撞检测功能分析设计方案布局的合理性，进而对管道数据进行一一调整。在实践中，输气管道与现有市政道路交汇处的下水井、通信线路和电力线路，经常会出现冲突，在这种情况下，需要组织施工人员开挖再进行检查。②在制定建设计划中也发挥着重要作用。采用BIM 技术建立的管道模型精度高，让碰撞分析可以得出最准确的结论，设计师可以判断施工方案是否合理，对于地下管道的建设尤其如此[5]。在地下管线施工过程中，人员无法探查周围的管线，这时通过BIM 的3D 图像可以很好地了解周围的现状管网，这样在施工过程中可以提前做好保护工作，避免管道施工失误。市政给排水可视化设计如图3 所示。

图3 市政给排水可视化设计

3.6 基础设计方面的应用

市政给排水工程设计复杂，将市政信息建模技术应用到基础设计中，可以有效提高设计效果。例如基于现场拍摄的图像来说使用BIM 技术可以将捕获的数据转换为信息数据并显示出来，设计人员可以根据信息模型对设计图纸进行修改和重建，对不符合实际的部分进行修改。而在材料设计领域，采用计算机辅助技术进行曲面设计是一种常见的方法，但其设计效率不高，准确性值得怀疑，修改设计需要更长的时间，这可能会导致延迟等，这时市政信息建模技术的应用为设计人员提供了更准确的信息和数据，基础设计的质量将得到提高。

3.7 局部设计

BIM 技术可以根据具体工程方案，对给排水改造工程进行局部设计，在设计匹配过程中，将设计方案与城市实际情况有机结合，对设计方案进行详细分析，如设计范围、建设目标、设计流量等，可以在项目设计方案实施过程中首先确定。在对上述数据进行分析确定后，相关人员根据实际情况，科学合理地将新方案设计到系统中，但工作人员仍需要了解当前的规模和土地使用情况，以确保辅助结构能够满足新方案的设计和布局要求。BIM 技术在市政给排水设计中的应用如图4所示。